1 太原学院 材料与化学工程系，山西 太原 030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
为了实现在无外加电源情况下对紫外光的长时间探测，基于WO3纳米片制备了具有自供能特性的紫外探测器。采用水热法在FTO玻璃衬底上成功制备了WO3纳米片阵列，并通过SEM、XRD等手段对样品进行分析，研究结果显示，长度约为2 μm、厚度约为200 nm的单斜相WO3纳米片均匀致密地生长并覆盖在整个衬底表面。制备的WO3纳米片的光吸收范围集中在紫外波段，对330~440 nm的光具有强的吸收能力。以WO3纳米片为工作电极制备了紫外探测器，测试结果表明，WO3纳米片紫外探测器能够在无外加偏压的情况下有效探测紫外光，且具有自供能特性。探测器的光电性能表现出高光响应电流（约为171 μA）和快速响应特性（上升时间约为25.7 ms，下降时间约为38.7 ms），并在多次紫外光开/关下保持良好的稳定性与重复性。
紫外探测器 三氧化钨 纳米片 水热法 ultraviolet detector WO3 nanosheets hydrothermal method 光学 精密工程
2023, 31(13): 1871
1 太原学院 材料与化学工程系，山西太原030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150001
为了获得具有多波段响应的ZnO基宽光谱光电探测器，将ZnO与其它窄带隙半导体耦合构建异质结，并基于此制备了光电探测器。本文采用水热法结合连续离子层吸附反应法在FTO衬底上成功制备了ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结材料。通过扫描电子显微镜和能谱仪表征了ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结的表面形貌和元素组成。结果表明，Bi2S3量子点均匀且致密地附着在整个ZnO纳米棒上。此外，基于该ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结制备的探测器能够在无外加偏压条件下工作，即具有自供能特性。与ZnO纳米棒探测器相比，ZnO纳米棒/Bi2S3量子点探测器在紫外光照射下的光电流增大了0.065 mA，这主要是因为两者形成的异质结能够有效抑制光生载流子的复合。此外，ZnO纳米棒/Bi2S3量子点探测器对可见光也具有优异的探测能力，其对波长为470 nm的蓝光和530 nm的绿光的探测均表现出良好的循环稳定性。
异质结 紫外探测 可见光探测 ZnO纳米棒 Bi2S3量子点 heterojunction UV photodetection visible light photodetection ZnO nanorods Bi2S3 quantum dots 光学 精密工程
2022, 30(16): 1915
悬浮颗粒物的质量比后向散射系数（）主要受颗粒物的成分、大小等因素影响，研究其变化特性对于揭示水体中颗粒物种类、时空分布以及提升水色遥感定量化精度等具有重要意义。本文利用Mie理论，对海水中常见的具有不同粒径分布、相对折射率及表观密度的多种藻类和无机矿物颗粒的质量比后向散射系数进行了模拟计算。研究发现：当粒径分布斜率ξ相同时，无机矿物颗粒的平均约为藻类颗粒的2倍；ξ为4.0时，无机矿物颗粒和藻类颗粒在532 nm处的平均分别为（9.12±3.18）×10-3 m2·g-1和（4.09±0.48）×10-3 m2·g-1；藻类颗粒具有较低的主要原因是其折射率实部较低。黄东海实测数据研究结果表明：的空间变异性低于后向散射系数，当无机颗粒质量浓度在总颗粒物中占主导时，平均为8.46×10-3 m2·g-1；而有机颗粒物占主导时为3.63×10-3 m2·g-1，前者为后者的2.3倍。实测随有机颗粒物质量浓度占比的增大呈乘幂函数形式减小，结合模拟结果，发现研究区水体颗粒物的粒径分布斜率ξ的变化范围为3.6~4.2，对于有机颗粒占主导的远岸水体，ξ约为3.9，而在长江入海口附近水域，悬浮颗粒物的质量比后向散射系数因受粒径分布变化的影响具有较大的变化幅度。。
海洋光学 质量比后向散射系数 Mie理论 粒径分布 颗粒物组成 黄东海 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1301002
1 安徽工业大学马克思主义学院, 安徽 马鞍山 243000
2 安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室, 安徽 马鞍山 243000
3 芜湖县文物管理所, 安徽 芜湖 241200
芜湖东门渡窑是古代宣州窑场的早期窑口之一, 属古越窑系青瓷; 该窑口出产的陶瓷产品器型别具一格, 具有鲜明的地域特色。 但长期以来, 对于东门渡窑瓷器仅仅从其外观推测其工艺特征, 对该类瓷器的微观结构特征和配方工艺特点缺乏必要的分析证据。 为系统解析东门渡窑古陶瓷的胎、 釉化学组成和烧制工艺, 运用波长色散X射线荧光光谱法(EDXRF), 结合光学显微分析手段, 对东门渡窑古陶瓷胎、 釉的化学成分和微观结构等进行深入探究; 采用X射线衍射分析、 红外光谱及热重分析等多种光谱技术, 探明了古陶瓷样品胎体的物相组成、 主要化学成分和烧制特点; 同时, 综合不同的分析表征, 对其制瓷工艺特点和该窑口的性质进行了科学的推测。 研究表明, 东门渡窑古陶瓷胎体成分具有显著的高硅、 低铝特征, 属于典型的南方瓷器; 瓷胎的主要制备原料为瓷石, 并可能掺入了当地盛产的高铁含量的赭红色粘土; 瓷器釉料配方采用了南方越窑系的高钙釉制备工艺。 依据瓷器的显微分析结果, 瓷胎和瓷釉内显著的粗颗粒表明, 原料未淘洗或淘洗不精, 加工过程不精细。 胎体化学成分分析显示, 该瓷器样品的烧制温度不高于1 200 ℃, 或高温段保温时间不够。 东门渡窑古陶瓷整体配方工艺和烧制水平不高, 应为唐宋宣州地方以烧造一般民间用品为主的陶瓷窑厂。 研究结果对于客观认识安徽古代制瓷业的工艺水平、 发展特点和规律具有重要的科学价值, 对探究中国古代官窑的内涵、 窑业生产布局、 确立宣州窑在安徽瓷业的发展及南北方瓷业技术的交流中的历史地位具有重要学术意义, 有利于推动安徽省遗址保护规划建设和传承保护地域文化。
东门渡窑 古陶瓷 化学组成 显微结构 波长色散X射线荧光光谱 Dongmendu Kiln Ancient porcelain Chemical composition Microstructures EDXRF
1 中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室, 北京 100190
2 中国工程物理研究院流体物理研究所光电技术与装备研发中心, 四川 绵阳 621900
3 四川大学物理学院, 四川 成都 610065
4 中国科学院大学, 北京 100049
全息记录介质中光敏剂的用量非常少,但对记录波长的选择起到决定性的作用。针对最常用的532 nm激光器,设计并合成一系列环戊酮类光敏剂,研究它们的光谱特性、敏化引发单体聚合的反应动力学及其在光致聚合物型全息记录介质中的应用性能。结果表明,含有BTMI(2,5-bis(2-(1,3,3-trimethylindolin-2-ylidene)ethylidene)cyclopentanone)的样品具有最优的全息记录性能,在总曝光量为64 mJ/cm 2的情况下单光栅衍射效率达到90%,折射率调制度为4.14×10 -4,Bragg光栅选择角的半峰全宽为0.90°。在单个激光脉冲(波长为532 nm,脉宽为150~200 ps,能量密度为25 mJ/cm 2)的曝光下,该样品能够获得衍射效率为7%的全息光栅,说明可以实现信息的快速记录。通过配方的优化,BTMI有望应用于制备快速且高密度的全息存储介质。
全息 全息存储 光致聚合物 感绿光敏剂 衍射效率 单脉冲曝光
1 安徽工业大学马克思主义学院, 安徽 马鞍山 243000
2 安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室, 安徽 马鞍山 243000
该研究中, 对发掘于河南漯河古城遗址宋金土层的瓷器样品进行了综合表征。 青白瓷显微结构分析表现为典型的南方石英、 绢云母质瓷; 能量色散型X荧光光谱(EDXRF)分析表现出“高硅低铝”特性, 胎体制作过程中采用了单一瓷石为原料的“一元配方工艺”; 结合胎釉外观特征及白度值, 可判定其属于典型的南方青白瓷。 鉴于瓷胎的成分具有一定的地域特征, 借助主成分分析方法（PCA）将该批瓷器样品与南方同时代周边青白瓷瓷胎的主量化学元素进行比较, 结果显示其与景德镇湖田窑和安徽繁昌窑样品的数据点分布具有很高的重合度, 而与其他窑口样品明显偏离, 表明这三个窑口的样品在化学组成上有高度的相似性。 进一步将这3个窗口的胎釉常量化学元素进行散点图分析比较, 发现该批样品与江西湖田窑青白瓷在化学元素组成上具有更高的共性。 综合各种分析, 推测该批青白瓷样品应产自宋代景德镇湖田窑, 为景德镇供奉开封中上层统治者使用的瓷器, 后期通过贸易流通到中原地区。 结合古代文献资料, 推测出其可能的流通路线。 该研究对探明我国古代青白瓷的制瓷工艺、 瓷器贸易流通状况及挖掘漯河古城遗址的历史文化价值具有重要意义。
漯河古城遗址青白瓷 能量色散型X射线荧光光谱 制瓷工艺 古代贸易流通 Qingbai porcelains from Luohe city site EDXRF Techniques ofproducing porcelain Ancient trade circulation 光谱学与光谱分析
2020, 40(8): 2634
TFT-LCD面板生产过程中会出现各种Mura, 尤其是电视大尺寸产品, 对显示均一性要求很高。Mura现象种类多, 原因差异性大, 本文分析的Mura属于电视面板的特殊不良。为解决此黑Mura, 首先进行了实物分析研究, 通过液晶盒特性、表面微观以及电学分析确认实物未见明显异常, 为极微观异常。采用目前实际可操作方法很难进行深入分析, 需依靠工艺验证来明确, 因此通过工艺验证确认到不良为配向膜清洗机相关, 而清洗机独立单元繁多。依据不良可能的原因以及实际生产线的运营状况, 设计了5项相关可行性实验: 清洗速度降低, 清洗后增加静置时间, 紫外光清洗强度提升, 毛刷远离基板以及清洗机高压二流体喷淋压力调整。通过以上工艺验证结果, 推理出不良形成原因为电荷残留, 并提出两个合理可行的改善方向, 首先是减少基板在高压二流体喷淋下的停留, 其次为增加监控或关闭高压二流体喷淋, 使不良从0.94%降低至0.00%, 提升了产品品质。
黑Mura 清洗机 工艺验证 电荷残留 TFT-LCD TFT-LCD black Mura cleaner process verification electrostatic remain
采用微球自组装及倾斜真空热蒸镀技术制作了三维手性壳状银纳米结构,采用Z扫描技术研究了该样品在532nm波长、4ns脉宽的Nd:YAG 激光入射下的非线性饱和吸收特性。研究结果表明,当入射激光强度达到 2.5×109 W/cm2时,其非线性吸收系数可达-1.45×10-5 cm/W,该结果比文献报道的悬浮液中的胶体银纳米颗粒的非线性吸收系数(-1.5×10-9 cm/W)大四个数量级。实验还发现,该样品的非线性吸收系数随着入射激光的偏振方向改变而出现明显的变化。文中对其非线性吸收的增强机理及偏振依赖性进行了分析讨论。
银纳米结构 非线性饱和吸收 Z扫描技术 Silver nanostructures Nonlinear saturation absorption Z-scan technique
TFT-LCD(Thin film transistor-liquid crystal display)行业中, 在对屏进行切割、搬运过程中, 容易造成屏边缘破损。当破损位置刚好位于屏点银胶位置时, 银胶会通过破损进入, 与黑矩阵(Black matrix, BM)接触, 使黑矩阵带电形成干扰电场, 从而使液晶偏转异常而产生发绿不良。切割工艺中, 增加辅胶涂覆可以使切割后的空白条更稳定, 从而减少搬运过程中摩擦、碰撞导致的屏边缘破损, 从而降低不良发生率, 导入后不良发生率由5.6%下降到1.5%。屏单侧点银胶是一种具有可行性的不良改善临时措施, 但不具有量产导入性。通过对比相似产品银胶点位设计及产线工艺条件调查, 得出当银胶点距离屏边缘≥4 mm时, 可有效防止发绿不良的发生。在点银胶侧BM区域进行挖槽, 使银胶与BM隔离开, 可彻底避免静电由银胶导入黑矩阵。黑矩阵挖槽设计导入后, 发绿不良降低为0%, 不良彻底解决。
切割 静电 银胶 发绿 Dummy胶 cut electro-static silver glue greenish black matrix BM dummy seal
1 安徽工业大学马克思主义学院, 安徽 马鞍山 243000
2 安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室, 安徽 马鞍山 243000
繁昌窑青白瓷胎体配方工艺一直停留在理论推理阶段, 尚未有确凿的测试数据和模拟实验加以证实。 为深入探究繁昌窑的胎料配方工艺, 选取了繁昌窑址附近的多种瓷土样品进行了测试分析, 并采用了古代制瓷工艺进行了模拟烧制。 主要运用了波长色散X射线荧光光谱法(WDXRF)、 红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等光谱分析方法对瓷土成分进行测试; 借助同步热分析(TG-DSC)对样品烧造温度进行了探索; 通过模拟烧制陶瓷样品, 对繁昌窑青白瓷的烧制工艺进行了研究, 并对烧制的陶瓷样品进行显微结构分析。 研究表明, 繁昌窑附近的几种瓷土无论是单独制胎还是添加高岭土混合制胎, 其烧成温度皆接近古代繁昌窑青白瓷的烧制温度。 繁昌窑附近的瓷土是可以作为制作古代青白瓷的原料之一, 但由于其中的铝含量较低, 不能单独用来制作青白瓷胎体的原料, 繁昌窑青白瓷在制作过程中应添加了其他富铝类原料。 该研究对探索古代繁昌青白瓷的生产工艺及其蕴含的科学价值, 提升繁昌窑在中国陶瓷工艺技术发展史上的地位等具有重要的学术意义, 并可为现代陶瓷产业技术改进提供有益启示。
青白瓷 瓷土成分 模拟烧制 制瓷工艺 Bluish white porcelain China clays WDXRF WDXRF Simulation firing Ceramic technology 光谱学与光谱分析
2018, 38(11): 3598
